Циклический способ локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем в процессе их функционирования и устройство для его реализации

Циклический способ локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем в процессе их функционирования и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к области вычислительной и контрольно-измерительной техники и может использоваться в системах функционального диагностирования, обеспечивающих локализацию отказов (поиска места отказа) в технических системах на основе информации о внешних проявлениях этих отказов.

Предшествующий уровень техники

Под функциональным диагностированием понимается процесс определения отказа и поиска места отказа на фоне естественных сигналов технической системы, т.е. когда система используется по назначению и на нее поступают рабочие (а не тестовые) воздействия [Машиностроение. Энциклопедия. Т. III-7. Измерения, контроль, диагностика / Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1996. С. 404], [Основы технической диагностики. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1976. С. 13].

Диагностирование технических систем включает, по крайней мере, две задачи:

- проверка правильности функционирования объекта;

- поиск неисправностей, т.е. указание мест и возможных причин отказов, приведших к нарушению работоспособности или к неправильному функционированию объекта.

В настоящем изобретении способ и устройство решают вторую из названных задач, а именно - поиск неисправностей.

Под неконтролируемыми отказами в изобретении понимаются отказы подсистем, блоков, модулей или элементов технической системы (далее - объекта диагностирования), которые не определяются непосредственно системами контроля (включая встроенные средства контроля). С позиций современной теории систем такие отказы могут относиться как к наблюдаемым, т.е. обладающим потенциальной возможностью их обнаружения, так и ненаблюдаемым, т.е. не имеющим такой потенциальной возможности. В первом случае предлагаемые здесь способ и устройство дают указание на место отказа, а во втором - формируют решение о недостаточности располагаемой информации для решения задачи локализации.

Возникновение неконтролируемого отказа в системе может приводить к нарушению ее работоспособности или нарушению правильности функционирования на всех либо отдельных режимах, а может и не приводить ни к каким проявлениям (например, при резервировании отказавшего элемента). Таким образом, под задачей локализации неконтролируемых отказов понимается поиск мест и возможных причин отказов по их внешним наблюдаемым проявлениям.

В настоящее время большинство способов поиска места отказов в технических объектах основано на использовании в качестве диагностических моделей так называемых логических или булевых моделей [Машиностроение. Энциклопедия. Т. III-7. Измерения, контроль, диагностика / Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1996], [Основы технической диагностики. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1976], [Колодежный Л.П., Чернодаров А.В. Надежность и техническая диагностика: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС. - М.: Изд. ВВА им. Проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, 2010].

Процесс формального описания возможных в технической системе отказов и их последствий опирается на опыт, накопленный в каждой конкретной области техники, например, авиации, и регламентируется соответствующими документами [Руководство Р4754 по процессам сертификации высокоинтегрированных сложных бортовых систем воздушных судов гражданской авиации (на базе документов SAE/ARP4754 и EUROCAE/ED-79), 2007; Руководство Р4761 по методам оценки безопасности систем и бортового оборудования самолетов гражданской авиации, 2010].

К числу логических методов описания моделей распространения и процессов распознания отказов относятся и методы теории графов [Оре О. Графы и их применения. - М .: Мир, 1965; Берж К. Теория графов и ее применение. - М.: ИЛ, 1962].

Наиболее близким к заявленному устройству и способу его функционирования является устройство функционального диагностирования (УД), [Основы технической диагностики. Кн. 1. Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1976. С. 38].

Объект диагностирования (ОД) представляет собой взаимосвязанную совокупность частей (систем, подсистем, блоков, устройств, модулей, элементов), далее называемых обобщенно элементами. При диагностировании ставится задача локализации отказа, т.е. указание отказавшего элемента. ОД функционирует под воздействием поступающих на него входных сигналов и формирует выходные сигналы, которые могут быть доступны или не доступны для непосредственного измерения. Объект диагностирования связан с устройством диагностирования (УД) через входящий в его состав блок связи (БС).

Техническое состояние ОД выражается вектором X, называемым вектором технического состояния ОД и содержащим n компонент в виде переменных величин x j , соответствующих техническому состоянию элементов ОД; здесь j - порядковый номер элемента из множества всех n элементов ОД. Число n называется размерностью вектора X. Принципиальной особенностью непосредственно неконтролируемых отказов ОД является недоступность его вектора технического состояния X для непосредственного измерения. Поэтому УД для осуществления диагностирования использует формируемую оценку X ⌢ этого вектора. Целью поиска отказов является выполнение равенства

(1)

Блок связи (БС) под воздействием блока управления (БУ) генерирует связи измерительного блока (ИБ) с непосредственно контролируемыми параметрами ОД, содержащими как явную информацию Q о режиме функционирования ОД, так и неявную информацию Z о техническом состоянии его элементов. Информация о режиме работы ОД передается в УД для выполнения соответствующих настроек его блоков. Входные и выходные сигналы ОД могут непосредственно входить или не входить в параметры Q и Z. При этом необязательно, чтобы все элементы ОД были доступны для непосредственного контроля ИБ. Измерительный блок ИБ является устройством функционального контроля и на основе заложенных в него методов (например, методов допускового контроля) определяет работоспособность или неработоспособность некоторых (принципиально не всех) элементов ОД или их объединений. На выходе ИБ формируется вектор проявлений отказов Y. Кроме этого, БС генерирует оценку вектора технического состояния X. УД содержит формализованную модель (ФМ) объекта диагностирования ОД, которая по оценке вектора технического состояния формирует оценку вектора проявлений отказов. При правильном задании оценки , т.е. при условии (1), что является целью поиска отказов, векторы измеренного и вычисленного проявлений отказов ОД должны совпадать:

Y = Y ⌢

(2)

Это контролируется блоком расшифровки результатов (БРР), который при выполнении указанного тождества формирует результаты диагностирования. В противном случае БРР передает команду БУ на корректировку оценки X ⌢ путем воздействия на БС. При наличии обнаруженных отказов БРР выдает также команды на реконфигурацию ОД. Это отображает связь между блоками БРР и ОД.

Для поиска места отказа для известных из уровня техники УД используют прямую логическую модель (ПЛМ), описывающую зависимость проявления отказов (распространение влияния и наблюдаемые отклонения от нормального функционирования) от места и характера отказов в системе. В этом случае устройство диагностирования содержит: блок управления БУ, измерительный блок ИБ, прямую логическую модель ПЛМ, блок расшифровки результатов БРР.

Кроме того, используют обратную логическую модель (ОЛМ), описывающую зависимость возможных отказов (их место в системе и характер) от проявления отказов. При использовании ОЛМ объем вычислений существенно сокращается. При использовании ОЛМ УД содержит: блок управления БУ, блок связи БС, измерительный блок ИБ, блок расшифровки результатов БРР и ОЛМ. Обычно ПЛМ и ОЛМ используются в различных функциональных схемах по отдельности.

Для формального описания работы логических моделей и других блоков используются логические операторы И, ИЛИ, НЕ.

Известные способы и устройства имеют существенные ограничения:

1) Использование для локализации отказов УД на основе ПЛМ приводит к большому объему вычислительных затрат, в то время как использование устройства диагностирования на основе ОЛМ не позволяет сформулировать корректное решение из-за неоднозначности получаемых результатов.

2) Часто для простоты реализации УД вводят допущение о маловероятности одновременного отказа двух и более элементов. В этом случае количество переборов в УД на основе ПЛМ уменьшается до n (где n - размерность вектора X, т.е. количество элементов ОД, техническое состояние которых требуется определить). Такое же допущение может применяться при построении УД на основе обратной логической модели. Однако в этом случае при одновременном возникновении двух и более отказов УД может неверно определять отказавшие элементы.

Вместе с тем опыт показывает, что множественные отказы в технических системах не являются редкими, и из-за практической невозможности оперативного устранения того или иного отказа приходится иметь дело с накоплением в технической системе как однородных, так и разнородных отказов.

3) Общий недостаток существующих способов диагностирования связан с ограниченностью используемой ими булевой алгебры, которая на каждом шагу вычислений вынуждает относить рассматриваемые элементы объекта диагностирования ОД только либо к исправным, либо к неисправным.

Раскрытие изобретения

В основу настоящего изобретения поставлена задача улучшения технико-эксплуатационных характеристик.

Технический результат, который получен при осуществлении изобретения, - повышение оперативности, глубины и достоверности диагностирования технического состояния объектов высокой сложности.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата предложен циклический способ локализации неконтролируемых множественных отказов технических в процессе их функционировании, заключающийся в том, что принимают сигналы от объекта диагностирования, определяют на их основе вектор проявлений отказов с булевыми элементами, из вектора проявлений отказов на основе канонизации матрицы выходов формируют вектор начальных оценок технического состояния элементов объекта диагностирования с триплексными значениями «работоспособен», «не работоспособен», «состояние не определено». Затем с помощью триплексной логической модели обратной зависимости, использующей триплексную логическую матрицу обратной зависимости, циклически уточняют вектор оценок технического состояния элементов объекта диагностирования до тех пор, пока его оценки не перестанут изменяться либо пока не будет выполнено заданное число тактов. После этого уточняют значения элементов вектора оценок технического состояния со значением «состояние не определено», для этого поочередно задают все комбинации этих элементов со значениями «работоспособен» и «не работоспособен» и применяют циклическое уточнение оценок элементов на основе построчного использования триплексной логической модели прямой зависимости, использующей логическую матрицу прямой зависимости, распространения отказов с длительностью каждого цикла, определяемой числом шагов, равным размерности вектора технического состояния элементов объекта диагностирования, после этого выдают окончательное значение вектора оценок технического состояния элементов объекта диагностирования.

Элементы вектора оценок технического состояния имеют триплексные значения:

0 - соответствующий элемент объекта диагностирования определенно работоспособен,

1 - соответствующий элемент объекта диагностирования определенно неработоспособен,

* - о работоспособности соответствующего элемента объекта диагностирования нельзя сделать однозначное заключение.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата предложено устройство циклической локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем, содержащее блок связи, два входа которого служат для подсоединения к двум выходам данных объекта диагностики соответственно, измерительный блок, блок формирования начальной оценки, блок коммутации, блок решения на основе триплексной логической модели прямой зависимости, использующей логическую матрицу прямой зависимости, блок решения на основе триплексной логической модели обратной зависимости, использующей логическую матрицу обратной зависимости, блок расшифровки результатов и блок управления, выход блока связи подсоединен к входу измерительного блока, а его выход - к входу блока формирования начальной оценки, первый выход блока формирования начальной оценки подсоединен к первому входу блока коммутации, а его второй выход - ко второму входу блока коммутации, первый выход блока коммутации подсоединен к входу блока решения на основе триплексной логической модели обратной зависимости, использующей логическую матрицу обратной зависимости, а его второй выход - к входу блока решения на основе триплексной логической модели прямой зависимости, использующей логическую матрицу прямой зависимости, выход блока решения на основе триплексной логической модели обратной зависимости подсоединен к третьему входу блока коммутации, а выход блока решения на основе триплексной логической модели прямой зависимости к четвертому входу блока коммутации, третий выход блока коммутации подсоединен к входу блока расшифровки результатов, первый выход которого подсоединен к входу блока управления, а второй выход служит для отображения данных результатов диагностирования, выход блока управления подсоединен к управляющему входу блока связи.

Возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором целесообразно, чтобы блок расшифровки результатов был снабжен третьим выходом, который служит для подсоединения к управляющему входу объекта диагностирования.

Основным существенным отличием изобретения по сравнению с аналогами является поочередное использование обратной и прямой логических моделей, описываемых с помощью логических матриц прямой и обратной зависимостей распространения отказов. Использование обратной логической модели позволяет существенно сократить вычислительные или аппаратные затраты, а использование прямой логической модели - преодолеть неоднозначность получаемых результатов.

Новые возможности для диагностирования, используемые в изобретении, открываются при переходе к триплексным переменным, позволяющим разделить все элементы объекта диагностирования ОД на три категории: работоспособные, неработоспособные и такие, в отношении работоспособности которых вообще или пока невозможно сформулировать однозначное утверждение. Использование триплексного описания технического состояния объекта диагностирования ОД составляет другое существенное отличие предлагаемого изобретения от аналогов.

За основу берется известный способ локализации неконтролируемых отказов технических объектов, который заключается в том, что сначала определяют состояние доступных для непосредственного контроля элементов объекта диагностирования путем обработки сигналов этих элементов. Затем на основе информации о состоянии непосредственно контролируемых частей и о внутренних связях объекта диагностирования определяют состояние остальных, т.е. непосредственно неконтролируемых элементов объекта диагностирования. В настоящем изобретении вместо переменных булевой алгебры для формального описания технического состояния всех элементов объекта диагностирования используют триплексные переменные со значениями «работоспособен», «не работоспособен», «состояние не определено». На основе информации о работоспособности непосредственно контролируемых элементов формируют начальные оценки технического состояния всех элементов объекта диагностирования. Затем для уточнения оценок технического состояния элементов объекта диагностирования, принимающих значение «состояние не определено», используют циклические процессы, в которых чередуют использование прямой и обратной логических триплексных моделей объекта диагностирования. При этом результаты диагностирования формируют и выдают в терминах указанных триплексных переменных. Кроме того, в качестве правила окончания циклических процессов уточнения оценок технического состояния элементов объекта диагностирования используют либо исчерпание заданного числа циклов, либо прекращение изменения циклически уточняемых оценок.

Указанные преимущества изобретения, а так же его особенности поясняются с помощью лучшего варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткий перечень чертежей

Фиг. 1 изображает функциональную схему устройства диагностирования (УД) ближайшего аналога;

Фиг. 2 - то же, что фиг. 1, УД на основе прямой логической модели;

Фиг. 3 - то же, что фиг. 1, УД на основе обратной логической модели;

Фиг. 4 - функциональную схему устройства локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем (УЛО) согласно настоящему изобретению;

Фиг. 5 - смешанный направленный граф методического примера.

Лучший вариант осуществления изобретения

Поскольку способ реализуется при помощи работы устройства (фиг. 4), то полное его описание приведено в разделе пояснения работы этого устройства.

Устройство (фиг. 4) локализации неконтролируемых множественных отказов технических систем (УЛО) содержит блок 1 связи (БС), два входа которого служат для подсоединения к двум выходам данных объекта 2 диагностирования (ОД). Устройство также содержит измерительный блок 3 (ИБ), блок 4 формирования начальной оценки (БФНО), блок 5 коммутации (К), блок 6 решения на основе триплексной логической модели обратной зависимости (БРМОЗ), блок 7 решения на основе триплексной логической модели прямой зависимости (БРМПЗ), блок 8 расшифровки результатов (БРР) и блок 9 управления (БУ). Выход блока связи подсоединен к входу ИБ 3, а выход ИБ 3 - к входу блока 4 формирования начальной оценки. Первый выход БФНО 4 подсоединен к первому входу К 5, а его второй выход - к второму входу К 5. Первый выход К5 подсоединен к входу БРМОЗ 6, а его второй выход - к входу БРМПЗ 7. Выход БРМОЗ 6 подсоединен к третьему входу блока 5 коммутации, а выход БРМПЗ 4 к четвертому входу К 5. Третий выход К 5 подсоединен к входу БРР 8, первый выход которого подсоединен к входу БУ 9, а второй выход служит для отображения данных результатов диагностирования. Выход БУ 9 подсоединен к управляющему входу блока 1 связи.

Кроме того, БРР 8 может быть снабжен третьим выходом, который служит для подсоединения к управляющему входу ОД 2.

Работает устройство (фиг. 4) следующим образом.

На входы БС 1 УЛО, из ОД 2 подаются сигналы Q, содержащие явную информацию о режиме функционирования ОД 2, и сигналы Z, содержащие неявную информацию о техническом состоянии элементов ОД 2. Процесс диагностирования носит циклический характер. Каждый цикл начинается с того, что БС 1 в соответствии с командами, поступающими из БУ 9, и сигналами Q передает выборочно сигналы Z в ИБ 3, который в свою очередь преобразует их в сигналы, соответствующие вектору проявлений отказов Y в текущем цикле, и передает их в БФНО 4. В этом блоке 4 формируются сигналы, соответствующие начальному значению оценки вектора технического состояния объекта диагностирования. Из БФНО 4 сигналы передаются в блок 5 коммутации, который анализирует результаты работы БРМОЗ 6 и БРМПЗ 7 (для этого предусмотрены обратные связи выходов от БРМОЗ 6 и БРМПЗ 7 на третий и четвертый вход К 5). В зависимости от результата анализа К 5 подсоединяет одну из этих моделей и подает на ее вход сигналы, соответствующие текущему значению оценки технического состояния ОД 2 (здесь k - номер текущего такта цикла диагностирования), или же подает на БРР 8 сигналы, соответствующие окончательной оценке X ⌢ ( h ) технического состояния ОД 2 (здесь h - номер последнего такта цикла диагностирования). БРР 8 с первого выхода подает сигналы в БУ 9 для управления циклами процесса диагностирования, со второго выхода выдает результат диагностирования в виде сигналов, соответствующих полученной оценке технического состояния ОД 2. С третьего выхода БРР 8 в ОД 2 могут поступать сигналы для осуществления реконфигурации ОД 2, если это предусмотрено решаемой задачей.

Теоретические основы предлагаемого изобретения

Данное изобретение опирается на теорию смешанных направленных графов с двумя логическими операторами OR (ИЛИ) и AND (И), здесь для обозначения операторов используются только прописные буквы.

Граф технического состояния объекта диагностирования формируется известными приемами [Оре О. Графы и их применения. - М .: Мир, 1965; Берж К. Теория графов и ее применение. - М.: ИЛ, 1962] из таблиц анализа отказов конкретной технической системы, полученных, в свою очередь, по принятым в отрасли методикам [Руководство Р4754 по процессам сертификации высокоинтегрированных сложных бортовых систем воздушных судов гражданской авиации (на базе документов SAE/ARP4754 и EUROCAE/ED-79), 2007; Руководство Р4761 по методам оценки безопасности систем и бортового оборудования самолетов гражданской авиации, 2010].

В данном изобретении используются только направленные (переходы между вершинами возможны только в одном указанном стрелкой направлении) смешанные (используются два различных оператора) графы.

Каждая часть объекта диагностирования, рассматриваемая с позиции анализа отказов как самостоятельная, представляет собой подсистему, узел или элемент. На графе каждая такая часть представлена соответствующей вершиной (узлом), а все взаимодействия этих частей отражаются направленными связями (ребрами, стрелками) между вершинами. Из методических соображений обычно граф общего вида (с произвольным числом взаимосвязей) путем декомпозиции (разбиения на связанные части) трансформируется к виду с не более чем двумя входами и двумя выходами). При этом каждая вершина графа имеет свой собственный фиксированный кортеж входной и выходной логики, представленной операторами «ИЛИ» и «И». Оператор «ИЛИ» на входе узла означает, что соответствующая часть системы, отождествляемая с данным узлом, срабатывает (начинает функционировать, принимает информацию и пр.) при наличии сигнала (информации, питания и пр.) хотя бы на одном из входов (входящей стрелке), соответственно «И» - при наличии сигнала (информации, питания и пр.) одновременно на обоих входах. Оператор «ИЛИ» на выходе вершины означает, что по некоторому определенному правилу соответствующая часть системы выдает сигнал (управляющую команду, информацию, питание и пр.) на одну из связанных с ним вершин по выходящей стрелке, соответственно «И» - на обе вершины одновременно. При этом какие-то вершины такого графа могут представлять собой элементы с возможными отказами, какие-то - внутренние процессы, а какие-то - проявления этих отказов. Каждая вершина графа рассматривается как нечто целое и неделимое. Некоторые вершины могут быть неполными в смысле количества входов и выходов. Где вход, а где выход системы фиксируется только порядковыми номерами вершин.

В качестве методического примера на фиг. 5 показан направленный смешанный граф для гипотетического ОД 2 с шестью вершинами. В каждом конкретном случае такой граф для объекта 2 диагностирования формируется экспертами по результатам анализа его структуры и потоков информации (энергопитания, команд, рефлексов и пр.) или располагаемых его математических моделей. Введенные на фиг. 5 символы имеют следующие наименования:

ORi - оператор «ИЛИ» на входе элемента;

ANDi - оператор «И» на входе элемента;

ORo - оператор «ИЛИ» на выходе элемента, этот оператор сопровождается указанием правила выбора выхода элемента, на котором формируется выходной сигнал (по расписанию, в зависимости от режима использования ОД, в функции от каких-либо внешних или внутренних параметров и пр.);

ANDo - оператор «И» на выходе элемента.

Так, на фиг. 5 элемент под номером 1 имеет два входа (две входящие стрелки) от элементов 3 и 4 с оператором ORi. Это означает, что данный элемент объекта 2 диагностирования приводится в действие (срабатывает, осуществляет предписанную функцию) при наличии сигнала (информации, питания и пр.) хотя бы на одном из двух указанных входов. Этот же элемент имеет два выхода (две выходящие стрелки) в сторону элементов 2 и 6 с оператором ORo. Это означает, что в результате действия элемента 1 на один из элементов 2 или 6 в зависимости от некоторого известного правила передается сигнал (информация, питание и пр.). По аналогии элемент 6 приводится в действие одновременным наличием сигналов от элементов 1 и 2 (оператор ANDi), а в результате своего функционирования он передает сигналы элементу 4 или 5 (оператор ORo). Элементы 2, 3 и 5 на фиг. 5 являются неполными.

В данном примере вершины 1 и 3 - элементы системы, которые могут содержать отказы, а вершины 1 и 5 - элементы системы, на которых проявляются (могут быть обнаружены, зафиксированы) эти отказы, соответственно вершины 2, 4 и 6 - некоторые внутренние элементы, не относящиеся ни к тому, ни к другому типу, а обеспечивающие представление логики исследуемых процессов.

Следует обратить внимание на то, что в заявленном техническом решении значимость придается двум противоположно направленным процессам: это, во-первых, определение последствий или проявлений, к которым могут привести отказы системы, и, во-вторых, локализация отказов, т.е. поиск причины неправильного функционирования системы. Эти процессы обеспечиваются прямой и обратной логиками соответственно.

Процесс распространения влияния отказа в объекте диагностирования ОД 2 с триплексным описанием происходит в соответствии с правилами логики прямого анализа такого процесса, представленными в таблице 1. Этот процесс соответствует распространению влияния отказов (неправильного функционирования) от места зарождения к другим частям и системам вплоть до их проявления.

Здесь и далее «0» обозначает отсутствие отказа, «1» обозначает наличие отказа, его проявление или влияние, «∗» обозначает неопределенное состояние, строчные буквы «i» и «o» используются для обозначения операторов, относящихся ко входу и выходу элементов ОД 2, соответственно.

Заметим, в двух последних строках таблицы 1 отсутствуют (зачеркнуты) некоторые комбинации, т.е. соответствующие формулы не существуют по определению, а указанные комбинации противоречат определению соответствующего оператора «ИЛИ» или «И». Такие комбинации не представляют интереса при анализе распространения влияния отказов (прямая логика), но используются при формировании логики обратного анализа.

Логика обратного анализа соответствует тому, что могло бы быть на входе элемента при известном его выходе. Это соответствует направлению процесса локализации (поиска) отказа, начиная от его проявления. Результаты обращения формул, приведенных в таблице 1, представлены в таблице 2, здесь дополнительно строчной буквой «r» обозначены операторы, полученные после обращения (reverse).

В таблице 2 жирными рамками выделены ячейки, порождающие размножение вариантов. Каждый раз при возникновении такой ситуации происходит ветвление явно здесь не вычисляемого «дерева отказов». Так, при анализе в обратном направлении (обращение) можно утверждать, что наличие единицы на выходе логического оператора OR может быть соотнесено с наличием единиц на обоих его входах или одной единицы на любом из них.

Отсутствие некоторых формул в таблице 1 приводит к тому, что в соответствующих ячейках таблицы 2 возникают конфликтные (или противоречивые) ситуации. Эти ячейки содержат слово «конфликт». Возникновение конфликтов свидетельствует о том, что анализируемая цепочка событий (переход от состояния к состоянию по тактам обратного анализа) некорректна в смысле логических моделей прямой и обратной зависимостей. Поэтому такая цепочка событий исключается из дальнейшего анализа.

Моделирование отказов

В настоящем изобретении предполагается, что для любого реального объекта диагностирования 2, на основе результатов его анализа, может быть составлен направленный смешанный граф развития и проявления отказов этого ОД 2. Отказ может быть кратковременным (сбой) или постоянным (продолжительным). Одни элементы в ОД могут отказать непосредственно, а отказ других может являться лишь следствием отказа первых.

Для упрощения формализации решений используется табличная запись. Общие правила перехода от направленных смешанных графов к табличной записи сводятся к следующему.

Введены обозначения: x j ( k ) - триплексное значение j-й компоненты состояния (вершины) графа в начале очередного k-го такта (x _j = 0 - отсутствие отказа j-го элемента, x _j = 1 - наличие, влияние или проявление отказа j-го элемента, x _j = ∗ - неопределенное состояние j-го элемента), x j ( k + 1 ) - триплексное значение j-й компоненты состояния (вершины) графа после очередного k-го такта, верхний индекс - символ логического оператора на входе вершины графа (например, x ^ORi  - указание на оператор ИЛИ на входе элемента), нижний индекс - символ логического оператора на его выходе (например, x _ORo - указание на оператор ИЛИ на выходе элемента). Порядковый номер j каждой компоненты соответствует порядковому номеру вершины графа и шифрует физическое содержание и принадлежность к категории: отказ, проявление или внутренняя переменная.

Далее формируется формула переходов состояния

X ( k + 1 ) = DM   ⋄   X ( k ) + X но ( k ) , (3)

в левой части которой в форме вектора с n (по числу вершин графа) компонентами записывается вектор состояния ОД X ( k + 1 ) после k-го такта прямого анализа. В правой части - сумма (по таблице 1) двух слагаемых, первое из которых - определяемая далее композиция (отмечена знаком ◊) матрицы DM, называемой логической матрицей прямой зависимости распространения отказов (Dependency Matrix), и вектора состояния ОД X ( k ) в начале k-го такта, а второе - вектор X но ( k ) , учитывающий наличие так называемых непосредственных отказов в ОД. При наличии таких отказов соответствующим компонентам вектора X но ( k ) присваиваются единичные значения. Отказы могут быть как постоянными, так и кратковременными (сбоями). Пусть, например, в процессе функционирования системы возник кратковременный сбой q-го элемента ( 1 ≤ q ≤ n ). Для моделирования влияния такого сбоя q-й компоненте вектора X но ( k ) присваивается единичное значение. Затем циклическое использование формулы (3) позволяет проследить распространение влияния сбоя элемента на ОД. При прекращении сбоя q-й компоненте вектора X но ( k ) присваивается нулевое значение. Теперь циклическое использование формулы (3) позволяет проследить процесс восстановления ОД после прекращения сбоя элемента. В процессе локализации отказов, представляющем суть данного изобретения, вектор X но ( k ) считается неизвестным и в анализе не используется.

Ячейки матрицы DM размера n × n заполняются нулями и единицами в соответствии с направленным смешанным графом ОД по следующим правилам: каждой строке матрицы присваивается (записывается левее) оператор входной логики соответствующего элемента системы (вершины графа), каждому столбцу матрицы присваивается (записывается ниже) оператор выходной логики соответствующего элемента системы. На пересечении каждой l-й строки и q-го столбца ставится единица, если в ОД существует направленная связь от q-го элемента к l-му элементу (от q-й вершины к l-й вершине графа). Остальные ячейки заполняются нулями.

Модель вида (3) является прямой логической триплексной моделью (ПЛТМ). Компактная запись (3) напоминает матричную запись, но не является ею в том смысле, что отмеченная знаком ◊ композиция не является операцией матричной алгебры. Принципиальная особенность DM, как и смешанного графа (в данном случае показанного на фиг. 5), заключается в закреплении за строками и столбцами конкретных логических операторов.

В качестве примера представим модель (3) для смешанного направленного графа на фиг. 5. В соответствии с описанным правилом графу на фиг. 5 эквивалентна формула

[ x 1 ( k + 1 ) x 2 ( k + 1 ) x 3 ( k + 1 ) x 4 ( k + 1 ) x 5 ( k + 1 ) x 6 ( k + 1 ) ] = ORi ORi ANDi ANDi ORi